Способ обработки почвы, загрязненной радионуклидами, тяжелыми металлами и устройство для его осуществления

Способ включает подрезание загрязненного верхнего слоя почвы, сбрасывание на дно борозды и заваливание его незагрязненным пластом. Загрязненный слой почвы подрезают почвообрабатывающим органом скреперного типа и перемещают в сторону с образованием гребня и открывают незагрязненный плодородный слой почвы. Открытый незагрязненный слой почвы подрезают комбинированным рабочим органом и поднимают на транспортер без оборота пласта. Пласт почвы транспортируют вначале вверх, а затем вниз, оставляя проход для загрязненного слоя, подрезаемого боковым рабочим органом скреперного типа под гребнем загрязненного слоя, образованным первым рабочим органом, и вместе с ним перемещают на дно борозды. Затем прикатывают загрязненный слой почвы и закрывают его сходящим с транспортера незагрязненным пластом. После чего почву выравнивают и прикатывают по ширине захвата устройства. Устройство включает прямоугольную раму, опорные колеса, механизм присоединения к трактору и рабочие органы. Первый и боковой рабочие органы выполнены скреперного типа. Устройство имеет также комбинированный рабочий орган, состоящий из двух, расположенных навстречу друг другу, жестко соединенных между собой рабочих органов плуга отвального типа. Общая отвальная часть комбинированного рабочего органа выполнена укороченной в виде желоба. За комбинированным рабочим органом установлен транспортер с восходящей, горизонтальной и нисходящей частями, имеющий привод от вала отбора мощности тягового агрегата через карданный вал, редуктор и цепную передачу. За транспортером установлены сталкиватель для выравнивания поверхности поля после прохода устройства и прикатывающий каток, являющийся опорным при переводе устройства в транспортное положение гидроцилиндром, закрепленным на среднем продольном брусе рамы. Такие технология и конструкция позволят повысить качество обработки почвы, загрязненной радионуклидами и тяжелыми металлами за счет исключения перемешивания загрязненного и незагрязненного слоев почвы в процессе их перемещения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Группа изобретений относятся к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к почвообрабатывающим орудиям.

Исследованиями установлено, что радионуклиды с течением времени не остаются на поверхности, а распределяются сверху плодородного слоя, участвуя в жизнедеятельности растений. Как показали исследования, основная масса радионуклидов сосредоточена в слое 10-12 см. И таким образом, обработка таких почв сводится к главному - захоронению верхнего загрязненного слоя на глубину вне корнеобитания культурных растений.

Известны способы для очистки почвы и грунтов от радионуклидов и тяжелых металлов и устройство (патент №2275974, МПК B09C 1/00, опубликовано 10.05.06), в котором снимают загрязненный слой почвы и грунта, измельчают его до водопрочных агрегатов диспергированием его в водной среде с получением пульпы и подвергают обработке ультразвуковой установкой.

Данный способ обработки является трудоемким и малопроизводительным.

Известен способ очистки почвы от радионуклидов (патент №2194319, МПК G21F 9/00, G21F 9/34, B09C 1/00, опубликовано 10.12.2002), в котором вносят в загрязненную почву сорбирующий радионуклиды материал, выращивают на этой почве радиоаккумулирующие растения, удаляют растительный покров и затем его утилизируют.

Данный способ является трудоемким и растянутым во времени.

Наиболее близким по способу обработки является обработка почвы плугом ПТН 3-40, описанная в учебнике (Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: КолосС, 2003. - 624 с.), включающая подрезание загрязненного верхнего слоя почвы, сбрасывание на дно борозды и заваливание его незагрязненным пластом.

Плуг для обработки включает раму, опорные колеса, механизм присоединения к трактору и рабочие органы, которые перемещают слои так, что верхний слой оказывается перевернутым под нижним слоем.

Недостатками данного способа являются: значительное перемешивание обрабатываемых слоев почвы за счет сдвига чистого пласта на загрязненный слой; очень большое загрязнение имеют стенки борозды, весь загрязненный верхний слой почвы движется по ним; после обработки в сельскохозяйственном производстве участвует менее плодородный карбонатный слой, а загрязненный слой располагается на дне борозды в виде треугольников, вершины которых выходят на поверхность. Такая обработка не в полной мере освобождает верхний корненесущий слой от почвы, загрязненной радионуклидами. Кроме того, после прохода плуга поверхность остается невыровненной и загрязненной, что требует применения дополнительных очищающих и выравнивающих устройств. Также технология не позволяет использовать челночный способ движения по полю, так как остается открытая борозда, что приводит к холостым переездам.

Несмотря на то что выбранные в качестве прототипов способ и плуг для его осуществления используются для обработки солонцовых и подзолистых почв, но по технической сущности они являются наиболее близкими к заявленным решениям, так как именно на базе данных способа и плуга разработаны заявленные изобретения.

Целью изобретения является повышение качества обработки почвы, загрязненной радионуклидами, исключающей перемешивание слоев в процессе перемещения и дополнительным очищением стенок борозды, использование одного устройства для проведения всего комплекса операций.

Поставленная цель достигается подрезанием загрязненного верхнего слоя почвы, сбрасыванием на дно борозды и заваливанием его незагрязненным пластом, в отличие от прототипа загрязненный слой почвы подрезают почвообрабатывающим органом скреперного типа и перемещают в сторону с образованием гребня и открывают незагрязненный плодородный слой почвы, который подрезают комбинированным рабочим органом и поднимают на транспортер без оборота пласта, причем почвенный пласт транспортируют вначале вверх, а затем вниз, оставляя проход для загрязненного слоя, который боковым рабочим органом скреперного типа подрезают под гребнем загрязненного слоя, образованным первым рабочим органом, и вместе с ним перемещают на дно борозды, прикатывают и закрывают сходящим с транспортера незагрязненным пластом, после чего почву выравнивают и прикатывают по ширине захвата устройства.

Полоса почвы, очищенная боковым скреперным рабочим органом, подвергается безотвальной обработке плоскорежущим рабочим органом.

После укладки загрязненной почвы на дно борозды ее равномерно распределяют по ширине борозды выравнивателем, стенки борозды очищают и дополнительно подрезают, тем самым окончательно очищая от радионуклидов и тяжелых металлов.

Устройство для обработки почвы, загрязненной радионуклидами и тяжелыми металлами, включающее раму, опорные колеса, механизм присоединения к трактору и рабочие органы, в отличие от прототипа, имеет прямоугольную раму, рабочие органы скреперного типа, основной комбинированный рабочий орган, состоящий из двух расположенных навстречу друг другу, жестко соединенных между собой рабочих органов плуга отвального типа, при этом общая отвальная часть комбинированного рабочего органа выполнена укороченной в виде желоба, за которым установлен транспортер с восходящей и нисходящей частями, имеющий привод от вала отбора мощности (ВОМ) тягового агрегата через карданный вал, редуктор и цепную передачу, за транспортером установлены сталкиватель для выравнивания поверхности поля после прохода агрегата и прикатывающий каток, являющийся опорным при переводе устройства в транспортное положение гидроцилиндром, закрепленным на среднем продольном брусе рамы.

Для безотвальной обработки почвы, очищенной боковым рабочим органом, за ним устанавливается плоскорежущий рабочий орган.

Под нисходящей частью транспортера к основной раме прикреплена дополнительная рама с выравнивателем, распределяющим загрязненный слой по дну борозды; вращающимися дисками со сменными щетками, служащими для очистки стенок борозды от загрязненного слоя, и шпульчатым катком, прикатывающим уложенный в борозду загрязненный слой, причем боковины шпульчатого катка имеют заострение по окружности и их диаметр больше диаметра основной части катка как минимум в два раза, а ширина захвата шпульчатого катка на 1,5-2 см больше, чем основного рабочего органа для подрезания стенок борозды с целью окончательного их очищения. Передняя часть рамы устройства опирается на два опорных колеса.

Заявленные способ и устройство позволяют обрабатывать почву, загрязненную радионуклидами, способствуют более качественному очищению почвы.

Устройство для реализации способа представлено на Фиг.1 - Общий вид устройства (вид сбоку) и на Фиг.2 - Вид сверху.

Устройство представляет из себя прямоугольную сварную раму 1, состоящую из трех продольных и нескольких поперечных брусьев. На передней части рамы установлены механизм присоединения к трактору 3 и опорные колеса 2, прикрепленные через винтовые механизмы, которыми регулируются глубина хода основного рабочего органа 7 и плоскорежущего рабочего органа 6, жестко присоединенных к раме. Также глубина обработки вышеуказанных рабочих органов регулируется гидроцилиндром 11, изменяя положение опорно-прикатывающего катка 10. Гидроцилиндр установлен на среднем продольном брусе рамы и приводится в действие от гидросистемы трактора.

Первый 4 и боковой 5 рабочие органы скреперного типа крепятся к раме винтовыми механизмами, при помощи которых регулируется толщина снимаемого верхнего загрязненного слоя.

Основной рабочий орган 7 является комбинированным, состоящим из двух, расположенных навстречу друг другу, жестко соединенных между собой рабочих органов плуга отвального типа с полувинтовыми поверхностями, со стандартными углами установки к стенке борозды, при этом общая отвальная часть выполнена укороченной в виде желоба.

За комбинированным рабочим органом установлен цепочно-планчатый транспортер 8, имеющий три части: восходящую, горизонтальную и нисходящую. Такая траектория транспортера необходима для получения пространства под ним для прохода загрязненного слоя и установки дополнительной рамы с рабочими органами. Транспортер приводится в движение от ВОМ трактора через карданную передачу, редуктор, устанавливаемый на раме, и цепную передачу.

На дополнительной раме, расположенной под транспортером на винтовых механизмах, позволяющих изменять ее положение по высоте, установлены выравниватель 12, вращающиеся на валу 13 диски со сменными щетками 14 и специальный каток шпульчатого типа 15. Щетки 14 приводятся во вращение цепной передачей от цепочно-планчатого транспортера.

В задней части рамы на винтовых механизмах установлен сталкиватель 9. Винтовые механизмы позволяют изменять глубину хода сталкивателя. Задняя часть рамы опирается на опорно-прикатывающий каток 10, используемый в том числе и в транспортном положении. При переводе в транспортное положение каток опускается за счет гидроцилиндра 11, поднимая тем самым раму.

Способ обработки почвы, загрязненной радионуклидами, и устройство реализуется следующим образом.

Загрязненный слой почвы подрезается первым рабочим органом 1 скреперного типа и транспортируется влево, образуя гребень и открывая нижний незагрязненный плодородный слой почвы перед основным рабочим органом 7, который подрезает открывшийся слой и подает на восходящую часть транспортера 8. Тем временем боковой рабочий орган 5 скреперного типа подрезает загрязненный слой под гребнем, образованным первым рабочим органом, и перемещает его вместе с гребнем загрязненной почвы на дно борозды под транспортер 8, где загрязненная почва равномерно распределяется по всей ширине борозды выравнивателем 12 и прикатывается шпульчатым катком 15. Перед шпульчатым катком происходит очищение стенок борозды щетками 14, а за счет увеличенной ширины захвата самого катка на 1,5-2 см происходит еще и подрезание загрязненных стенок борозды. На загрязненную почву, прикатанную катком 15, с нисходящей ветви транспортера 8 ложится слой незагрязненной почвы. Параллельно с этим происходит безотвальная обработка полосы за боковым рабочим органом 5, очищенной от загрязненного слоя, плоскорежущим рабочим органом 6. После такой обработки почва выравнивается сталкивателем 9 и прикатывается по ширине захвата устройства катком 10.

Заявленные способ обработки и устройство для его осуществления по сравнению с прототипом позволяют использовать его для обработки почв, загрязненных радионуклидами, так как отсутствует перемешивание загрязненной и незагрязненной почвы за счет разделения их потоков; позволяет переместить загрязненный радионуклидами слой почвы под незагрязненный на глубину, не доступную для корней культурных растений; стенки борозды при помощи щеток дополнительно очищаются от попадающей на них загрязненной почвы и подрезаются шпульчатым катком, что способствует более качественному очищению; загрязненная почва прикатывается, уменьшая занимаемый объем; после прохода устройства поверхность поля остается выровненной; после прохода устройства отсутствует гребень и борозда, что исключает холостые переезды по полю для соблюдения технологии обработки.

1. Способ обработки почвы, загрязненной радионуклидами и тяжелыми металлами, включающий подрезание загрязненного верхнего слоя почвы, сбрасывание на дно борозды и заваливание его незагрязненным пластом, отличающийся тем, что загрязненный слой почвы подрезают почвообрабатывающим органом скреперного типа и перемещают в сторону с образованием гребня и открывают незагрязненный плодородный слой почвы, который подрезают комбинированным рабочим органом и поднимают на транспортер без оборота пласта, причем почвенный пласт транспортируют вначале вверх, а затем вниз, оставляя проход, в который направляют загрязненный слой боковым рабочим органом скреперного типа, подрезанный под гребнем загрязненного слоя, образованным первым рабочим органом, и вместе с ним перемещают на дно борозды, прикатывают и закрывают сходящим с транспортера незагрязненным пластом, после чего почву выравнивают и прикатывают по ширине захвата устройства.

2. Способ обработки почвы по п.1, отличающийся тем, что полосу почвы, очищенную боковым скреперным рабочим органом, подвергают безотвальной обработке плоскорежущим рабочим органом.

3. Способ обработки почвы по п.1, отличающийся тем, что после укладки загрязненной почвы на дно борозды ее равномерно распределяют по ширине борозды выравнивателем, стенки борозды очищают и дополнительно подрезают, тем самым окончательно очищая от радионуклидов и тяжелых металлов.

4. Устройство для обработки почвы, загрязненной радионуклидами и тяжелыми металлами, включающее раму, опорные колеса, механизм присоединения к трактору и рабочие органы, отличающееся тем, что рама устройства выполнена прямоугольной, на которой закреплены первый и боковой рабочие органы скреперного типа и комбинированный рабочий орган, состоящий из двух, расположенных навстречу друг другу, жестко соединенных между собой рабочих органов плуга отвального типа, при этом общая отвальная часть комбинированного рабочего органа выполнена укороченной в виде желоба, за которым установлен транспортер с восходящей, горизонтальной и нисходящей частями, имеющий привод от вала отбора мощности тягового агрегата через карданный вал, редуктор и цепную передачу, за транспортером установлены сталкиватель для выравнивания поверхности поля после прохода устройства и прикатывающий каток, являющийся опорным при переводе устройства в транспортное положение гидроцилиндром, закрепленным на среднем продольном брусе рамы.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для безотвальной обработки почвы, очищенной боковым рабочим органом, за ним установлен плоскорежущий рабочий орган.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что под нисходящей частью транспортера к основной раме прикреплена дополнительная рама с выравнивателем, распределяющим загрязненный слой по дну борозды, вращающимися дисками со сменными щетками, служащими для очистки стенок борозды от загрязненного слоя, и шпульчатым катком, прикатывающим уложенный в борозду загрязненный слой, причем боковины шпульчатого катка имеют заострение по окружности и их диаметр больше диаметра основной части катка как минимум в два раза, а ширина захвата шпульчатого катка на 1,5-2 см больше, чем основного рабочего органа для подрезания стенок борозды с целью окончательного их очищения.

7. Устройство по п.4 отличающееся тем, что передняя часть рамы устройства опирается на два опорных колеса.